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Robotik Der Tester, der niemals müde wird

| Autor / Redakteur: Patrick Goerg, Heiko Brons / Jan Vollmuth

Mit Keyless-Entry- und NFC-Systemen können Fahrzeugtüren drahtlos entriegelt werden. Die entsprechenden Steuergeräte werden mit Roboterhilfe automatisiert validiert.

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Die NFC-Funktion erlaubt das Öffnen des Fahrzeugs mit dem eigenen Smartphone.
Die NFC-Funktion erlaubt das Öffnen des Fahrzeugs mit dem eigenen Smartphone.
(Bild: ASAP | shutterstock_223922056_LDprod)

Per Handauflegen oder mit dem Smartphone das eigene Fahrzeug entriegeln? Was für den Fahrer den Komfort erhöht, bedeutet in der Entwicklung einen komplexen Validierungsprozess. Die Sicherheitsanforderungen für Keyless Entry und Near Field Communication (NFC) Funktionen sind hoch – schließlich muss sichergestellt sein, dass nur berechtigte Personen das Fahrzeug öffnen können. Die ASAP Gruppe, Entwicklungspartner der Automobilindustrie, führt deshalb automatisierte Funktions-, Dauer- und Reichweitentests durch.

Hohe Sicherheitsanforderungen

Während die Keyless Entry-Funktion das Entriegeln des Fahrzeugs ohne direkten Einsatz des Schlüssels ermöglicht – eine Unterbrechung des elektromagnetischen Felds um den Türgriff per Hand genügt – erlaubt die NFC-Funktion das Öffnen des Fahrzeugs mit dem eignen Smartphone: der darin enthaltene NFC-Chip macht das Smartphone zum Schlüssel, der Daten mit dem Fahrzeug mittels elektromagnetischer Induktion kontaktlos und über geringe Entfernung austauscht.

Um Fahrzeuge bestmöglich vor Relay-Attacken und vor Diebstahl zu schützen, sind die Sicherheitsanforderungen an Keyless Entry- und NFC-Funktionen in den vergangenen Jahren kontinuierlich gestiegen. Eine Vielzahl an Antennen und Steuergeräten wird im Fahrzeug verbaut, um eine reibungslose Kommunikation zum richtigen Zeitpunkt mit der berechtigten Person zu ermöglichen. In einem aktuellen Projekt hat die ASAP Gruppe die Validierung des entsprechenden Gesamtsystems übernommen.

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Prüfstand mit Roboterarm

Die größte Herausforderung dabei stellt das Zusammenspiel der für den Entriegelungsvorgang benötigten Komponenten im Verbund dar: die Kommunikation zwischen den Steuergeräten für Keyless Entry und NFC und dem zentralen Steuergerät sowie diversen Antennen und den Sensoren der Türgriffe muss zuverlässig funktionieren und darf gleichzeitig nicht durch etwa Relay-Attacken abgefangen werden können.

Für die Absicherung der Keyless Entry- und NFC-Funktionen hat ASAP einen Prüfstand mit Roboterarm aufgebaut und eine Testautomatisierung entwickelt, mit der der Validierungsprozess kosten- und zeitsparend sowie mit großer Detailtiefe durchgeführt wird. Nach dem Abschluss von Vollfunktionstests am Fahrzeug werden die Keyless Entry- und NFC-Steuergeräte sowie die Türgriffe in den Prüfstand eingespannt: über einen Zeitraum von 48 Stunden wird jede Funktion dann jeweils rund 10.000 Mal ausgelöst. Alle Ergebnisse werden dabei durch die Testautomatisierung automatisch dokumentiert und zeigen den Entwicklern mögliche Auffälligkeiten der Funktionen während des Testlaufs auf.

Reale Hand simulieren

Während der Dauerlauferprobungen übernimmt die Testautomatisierung zudem die Aufgabe, den im Prüfstand integrierten Roboterarm zu steuern: Für die Kapazitätserprobungen der Keyless Entry-Funktion simuliert ein daran angebrachter Metallfinger eine reale Hand und provoziert so die Signale zum Entriegeln der Fahrzeugtür. Die Testautomatisierung sorgt dafür, dass der Roboterarm im Wechsel unterschiedliche räumliche Punkte zum Öffnen und Schließen der Tür jeweils rund 10.000 Mal ansteuert. Auf diese Weise werden die kapazitiven Schaltflächen im Fahrzeug auf ihre Erkennungsperformance hin überprüft.

Für die Validierung der NFC-Funktion kann ein Smartphone am Roboterarm befestigt werden. Dann löst die Testautomatisierung das Anfahren des angebrachten Smartphones in verschiedenen Winkeln zum Türgriff aus und dokumentiert die NFC-Performance des Smartphones sowie des Sensors im Türgriff. Auch die maximale Reichweite der Kommunikation zwischen Smartphone und Sensor wird dabei gemessen und überprüft.

Salzwassertest inklusive

Werden bei den Dauerlauftests keine Auffälligkeiten festgestellt, folgen anschließend weitere Testläufe, wie etwa die Überprüfung der Funktionalitäten bei Salzwassertests. Salzwasser verändert die kapazitiven Eigenschaften des elektromagnetischen Felds um den Türgriff – auf diese Weise überprüft ASAP, ob sich das Feld auch bei veränderter Dielektrizitätskonstante weiterhin durch das Schlüsselsignal freischalten lässt. (jv)

* Patrick Goerg, Leiter Elektronikentwicklung bei ASAP, und Heiko Brons, Entwicklungsingenieur Elektronikentwicklung bei ASAP

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